c波段岸基雷達(dá)波形激勵(lì)設(shè)計(jì)

1海雜波的特性分析海上目標(biāo)通?？煞譃閮煞N類型：一是大型船舶，其特點(diǎn)是目標(biāo)速度緩慢，相對(duì)機(jī)動(dòng)性低，目標(biāo)有效反射，堆積。另一個(gè)是小型船舶，具有強(qiáng)大的流動(dòng)性和相對(duì)較小的rcs。對(duì)海雜波反射率的研究迄今己有50多年,但其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論遠(yuǎn)不能令人滿意,還不可能對(duì)?；夭娖?作為雷達(dá)參數(shù)和海面狀態(tài)參數(shù))的函數(shù)作出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。對(duì)雷達(dá)波來(lái)說(shuō),海面是極其復(fù)雜的反射體,關(guān)鍵是要找出一些合適的參數(shù),以便建立一個(gè)描述海浪回波依從關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。海雜波是影響雷達(dá)探測(cè)能力的一個(gè)重要因素。海面作為雷達(dá)波的反射面,其性能十分復(fù)雜,海風(fēng)、海流、海浪、潮汐和不同的水質(zhì)等都對(duì)海雜波的產(chǎn)生有著不同的影響。海水的大范圍運(yùn)動(dòng)造成海雜波中心頻率的偏移;而水體內(nèi)波動(dòng)、紊流以及相互作用直接導(dǎo)致海雜波頻譜的展寬,雷達(dá)波在波峰和波谷間的反射以及在波浪邊緣的繞射等復(fù)雜電磁現(xiàn)象,使得雷達(dá)波不僅頻譜形狀不規(guī)則,而且反射單元的概率分布也超出常規(guī)。所以,必須高度重視海雜波特性的研究,從中找出有規(guī)律的參數(shù)~。C波段岸基雷達(dá)的波形激勵(lì)要求線性調(diào)頻信號(hào)有大的時(shí)寬和帶寬、高調(diào)頻線性度、高穩(wěn)定度和可靠性;要求電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操控方式靈活;輸出的激勵(lì)信號(hào)高幅相、幅頻一致性及低雜散。本文介紹了一種波形激勵(lì)的設(shè)計(jì)方法,對(duì)波形激勵(lì)的具體組成、功能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了必要的分析。2波形跟蹤技術(shù)2.1中心頻率及雜波抑制試驗(yàn)寬帶測(cè)試信號(hào):中心頻率320MHz,2μs點(diǎn)頻信號(hào);寬帶發(fā)射信號(hào):中心頻率320MHz,帶寬100MHz的LFM信號(hào);輸出功率:(0±1)dBm;脈內(nèi)信雜比:≥45dB;雜波抑制:≥50dB。寬帶模目信號(hào):中心頻率320MHz,帶寬100MHz的LFM調(diào)相信號(hào)。2.2高分辨激勵(lì)高分辨通道≥40dB;正常通道≥55dB;正常激勵(lì):兩次變頻,P-1=40dBm,幅度起伏≤±1dB,雜波抑制≥60dB;高分辨激勵(lì):一次變頻,P-1=40dBm,幅度起伏≤±1dB,雜波抑制≥60dB;正常與高分辨激勵(lì)間隔離度≥60dB。2.3增a+n2s發(fā)射信號(hào)帶寬:±125MHz;飽和輸出功率:≥10W(調(diào)制信號(hào):重復(fù)頻率700Hz,脈寬2μS);增益:≥45dB;帶內(nèi)起伏:≤±0.5dB;發(fā)射信號(hào)頂降:≤0.5dB;寄生及雜散抑制度:≥58dB;有發(fā)射信號(hào)時(shí),+12V直流功耗:≤5.9W;無(wú)發(fā)射信號(hào)時(shí),+12V直流功耗:≤0.8W;重量:≤1.6Kg。3正常模式下的發(fā)射系統(tǒng)波形激勵(lì)組成如圖1所示。本振信號(hào)經(jīng)單刀雙擲開關(guān)選擇一本振或高分辨本振。若選擇一本振,系統(tǒng)工作于正常模式:正常射頻經(jīng)過(guò)三個(gè)單刀雙擲開關(guān)選擇正常射頻到10W功放,輸出10W正常發(fā)射激勵(lì)信號(hào)到發(fā)射機(jī);若選擇高分辨本振,系統(tǒng)工作于高分辨模式:高分辨射頻經(jīng)過(guò)三個(gè)單刀雙擲開關(guān)選擇高分辨射頻到10W功放,輸出10W高分辨發(fā)射激勵(lì)信號(hào)到發(fā)射機(jī)。4電路設(shè)計(jì)4.1dds信號(hào)預(yù)失真補(bǔ)償波形產(chǎn)生框圖如圖2所示。波形產(chǎn)生DDS芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示[5~9]DDS芯片內(nèi)部集成有10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器,頻率分辨率為32位,最高輸出頻率可達(dá)400MHz。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包含:DDS模塊、模擬混頻器和數(shù)字鎖相環(huán)。DDS模塊可在數(shù)字域產(chǎn)生表示正弦曲線的數(shù)字值;模擬混頻器主要用于通信基站設(shè)計(jì);數(shù)字鎖相環(huán)由數(shù)字相頻檢測(cè)器(PHD)和具有高速鎖存邏輯電路的電荷泵組成。DDS芯片有并行和串行兩種數(shù)據(jù)傳輸方式,數(shù)據(jù)從用戶傳輸?shù)紻DS器件需兩步驟:寫操作時(shí),不管是采用并行還是串行數(shù)據(jù)傳輸方式,首先都要將數(shù)據(jù)寫入I/O緩沖,當(dāng)數(shù)據(jù)從I/O緩沖器存入存儲(chǔ)寄存器,DDS才開始接收數(shù)據(jù)。當(dāng)雷達(dá)工作于成像寬帶模式時(shí),波形輸出寬帶線性調(diào)頻信號(hào),經(jīng)過(guò)帶通開關(guān)濾波后,與本振信號(hào)上變頻產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)。理想線性調(diào)頻信號(hào)復(fù)數(shù)表達(dá)式可以寫成:其中:為信號(hào)的復(fù)包絡(luò),τ為脈沖寬度,μt為頻率的變化率,μt=B/τ(B是脈沖內(nèi)信號(hào)帶寬)。式(1)的實(shí)信號(hào)表示為其中:f0為載波頻率。因此,脈沖壓縮旁瓣抑制度是檢驗(yàn)寬帶LFM信號(hào)的關(guān)鍵質(zhì)量因素。由于信號(hào)產(chǎn)生鏈路受溫度和時(shí)間影響較小,其幅頻特性和相頻特性均可被認(rèn)為是頻率的緩變函數(shù),可以采取補(bǔ)償措施,來(lái)抵消信號(hào)傳輸鏈路失真帶來(lái)的影響,以獲得高質(zhì)量的線性調(diào)頻信號(hào)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,采用預(yù)失真補(bǔ)償方法對(duì)系統(tǒng)的幅相誤差具有較好的補(bǔ)償效果。寬帶、窄帶波形的測(cè)試信號(hào)與模目信號(hào)之間時(shí)序關(guān)系如圖4和圖5所示。4.2發(fā)射信號(hào)分析高分辨激勵(lì)通道:波形產(chǎn)生的寬帶線性調(diào)頻信號(hào)經(jīng)放大濾波,與本振上變頻后放大輸出發(fā)射激勵(lì)信號(hào)及測(cè)試信號(hào)。正常激勵(lì)通道:30M調(diào)制信號(hào)分別與一、二本振上變后,經(jīng)功率放大,輸出發(fā)射激勵(lì)信號(hào)及測(cè)試信號(hào)。正常激勵(lì)通道與高分辨激勵(lì)通道寄生響應(yīng)分析應(yīng)無(wú)8階以下互調(diào)信號(hào)產(chǎn)生。寬帶、窄帶發(fā)射激勵(lì)信號(hào)實(shí)測(cè)如圖8、9所示。窄帶激勵(lì)信號(hào)改善因子、寬帶激勵(lì)信號(hào)的測(cè)試結(jié)果分別如圖10、11所示。功放指標(biāo)及發(fā)射信號(hào)分析經(jīng)過(guò)外場(chǎng)試驗(yàn)和產(chǎn)品交驗(yàn),C波段岸基雷達(dá)波形激勵(lì)設(shè)計(jì)合理,穩(wěn)定可靠,其中采用的寬窄帶波形激勵(lì)分時(shí)工作、窄帶發(fā)現(xiàn)目標(biāo)及寬帶成像的方法,為其他雷達(dá)的波形設(shè)計(jì)提供了參考和借鑒作用。附波形激勵(lì)測(cè)試指標(biāo):正常激勵(lì):兩次變頻,輸出P-1=40.1dBm,幅度起伏≤±1dB,雜波抑制≥60dB;高分辨激勵(lì):一次變頻,輸出P-1=40.2dBm,幅度起伏≤±0.8dB,雜波抑制≥65dB;正常與高分辨激勵(lì)間隔離度≥60dB。功放技術(shù)指標(biāo):帶寬:±125MHz;飽和輸出功率:≥10.1W(調(diào)制信號(hào):重